人工智能技术在环保设备工程专业教学中的应用探讨

人工智能技术在高等教育教学中的应用已成为未来教育的发展趋势。通过分析环保设备工程专业的教育现状,发现该专业教育尚存在相关专业课程教育不受重视、专业学习与环保工艺教学相脱离、课程教学方式落后的问题。为适应环保行业的发展,在高校环保设备工程的教学中引入人工智能技术,培养具有人工智能相关知识的复合型“环保设备工程专业”人才,并通过建立智能化的教学评估体系、智能化仿真教学系统和智能化的学习平台来缓解重高校理论轻实践的教育现状,提高学生的实践运用能力,减少学校教学与实际工作中的知识差异。本文为推动环保设备工程专业教学体系的改革和创新,提高环保设备工程教学的质量和培养实用型人才提供理论意义。

产教融合背景下学校高质量内涵式发展研究

在新时代的背景下,以产教融合推动地方高校内涵式发展已成为时代赋予的重大任务。地方高校必须牢记立德树人的初心使命,重塑新时代的使命担当。高质量内涵式发展的核心是多元主体的共同参与、互相依靠。高等学校应充分贯彻党的教育方针,抓住发展的新契机。在信息化、网络化的背景下,地方高校必须树立面向市场、跨领域的人才培养观念,增强其适应能力和创新能力。产教融合不仅在治理结构、制度和机制上互相推动,而且在一个共同的目标下继续向前推进,因此具有很强的适应性和实效性。

基于OBE理念的环保设备工程专业创新教学研究

环保设备工程专业的设置较晚,主要是为了培养复合型应用型人才。为提高高校环保设备工程专业的教学质量,提升学生对环保设备工程相关知识的运用和实践能力,本文基于OBE理念,提出了环保设备工程专业教学的新目标;进一步通过更新课程体系架构、构建以服务地方企业为导向的产教融合教学课程群,以及通过采用启发式学习、任务驱动学习等教学方法,激发学生的学习兴趣和主动性,提高学生的工程实践能力、团队协作能力、沟通和交流能力,为学生将来可以更好的走向工作岗位打下基础。

废弃物衍生多孔炭的制备及对CO_(2)吸附性能研究综合实验设计

为强化学生对固体废物资源化处理以及以废制废的环保意识,在双碳背景下,设计了以固体废物为原材料制备多孔炭应用于CO_(2)吸附分离研究的综合实验。首先分别以生活垃圾和玉米芯为原材料制备了热解炭,并利用K2CO3活化得到多孔炭吸附材料;然后采用孔结构分析、扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱对材料进行了综合表征分析,研究了多孔炭吸附分离CO_(2)性能。该实验涉及固体废物基多孔炭材料制备、表征测试和吸附性能探究等多个环节,将基础教学内容与科研热点有机结合,培养学生创新意识,提升学生的综合实践能力及解决实际问题能力。

细颗粒物脱除装置课程教学内容及教学方法探讨

“细颗粒物脱除装置”是一门面向环保设备工程专业本科学生的一门专业限定选修课,是专业核心课程的辅助课程之一,在专业课程体系中具有较重要作用。本课程涉及的知识前沿性和创新性比较强,通过更新优化教学内容及资料,结合讨论、案例、探究式、参与式、项目化等教学方法,以及优化考核评价体系,充分调动学生的主观能动性,提高教学质量。

生物质直接参与炼铁的典型工艺过程及污染物生成机理研究进展

应用可再生的清洁资源替代煤、焦等化石资源用于炼铁是钢铁企业实现“碳中和”、“碳达峰”的重要途径之一。农林废弃物等生物质资源因其廉价易得、低温还原性较强以及碳中性等特点而在炼铁领域受到广泛关注。本综述着眼于热解与燃烧这两种主要的生物质热利用方式,较为系统地对上述两个过程中的反应机理、气相产物及污染物释放特性进行了概括性分析;以高炉喷吹生物质燃料和生物质还原剂用于直接还原炼铁为代表,从工艺概况、过程解析及污染物生成机理三个方面对基于上述两种热利用方式的生物质直接参与炼铁的典型工艺过程进行了综合分析;针对生物质直接参与炼铁的上述典型工艺进行了经济性分析及进一步减排进行展望,以期为缓解化石能源供需矛盾,减少炼铁温室气体排放乃至钢铁工业的转型升级提供有价值的参考。

M/ZSM-5(M=Cu、Mn、Fe、Ce、Ti)催化氧化甲苯性能研究

以ZSM-5分子筛为载体,采用浸渍法负载Cu、Mn、Fe、Ce、Ti制备一系列金属氧化物催化剂,利用SEM、XRD、N2吸附-脱附、XPS、H_(2)-TPR对催化剂的理化性质进行了表征,并考察了催化剂的催化氧化甲苯性能。结果表明,Cu/ZSM-5表面粗糙,金属元素分布均匀,具有较好的孔径结构、良好的低温还原性和丰富的吸附氧物种,且负载量为5%的Cu/ZSM-5表现出优异的甲苯催化活性和最佳的抗硫性,在SO_(2)环境下t90为224℃(GHSV=24000 h^(−1))。原位红外测试结果表明,甲苯的降解遵循以下途径,甲苯首先被吸附在催化剂表面形成吸附态甲苯,随后在催化剂作用下依次被转化为苯甲醛和苯甲酸,再经过开环反应形成马来酸、羧酸等小分子有机物,最终被氧化为CO_(2)和H_(2)O。

二氧化钛基材料光催化降解VOCs的研究进展

挥发性有机污染物(VOCs)大量排放导致的人体健康和环境问题已引起广泛关注,如何高效环保地去除VOCs一直是催化化工行业领域的热点和难题之一.光催化氧化技术(PCO)被认为是有效的环境污染物治理方法之一.TiO_(2)作为研究时间最长的光催化剂,具有成本效益高、稳定性好和光催化降解能力强等优点.然而,无法利用可见光和光激发电荷载流子分离效率低等瓶颈问题始终制约着其进一步发展.通过改性来克服TiO_(2)固有限制和提高TiO_(2)光催化氧化降解VOCs能力势在必行,立足于TiO_(2)光催化去除VOCs的基本原理,面向影响光催化反应的关键因素,从掺杂、半导体复合、缺陷工程、晶面工程、载体吸附和形貌调控等几个方面出发对近年TiO_(2)基材料设计及其在光催化降解VOCs领域应用的研究进行了系统的归纳和总结,并对如何进一步改进基于TiO_(2)的光催化氧化VOCs技术提出展望.

锰基催化剂结构形貌对催化剂抗硫抗水性能影响

锰(Mn)基催化剂在氨选择性催化还原(NH_(3)-SCR)领域虽具有良好的低温活性,但容易受到二氧化硫和水蒸气的影响。研究发现调整催化剂的结构形貌可以有效提升催化剂的抗硫抗水性能。因此,本文综述了核壳结构、中空结构、三维有序孔道结构和二维层状结构Mn基催化剂在低温NH_(3)-SCR抗硫抗水领域的研究进展,简要阐述了Mn基催化剂硫水中毒机理,并结合中毒机理与结构特点分析了结构在提升Mn基催化剂抗性方面起到的作用。此外,本文还总结了以上四种结构催化剂的制备方法,并指出结构催化剂未来工业化制备的发展方向。同时,对今后研究工作进行展望,提出深入研究协同中毒机理、模拟优化催化剂配方等建议,为实现Mn基催化剂的高抗性及工业化应用提供了借鉴。

基于TG-FTIR的香蕉茎杆热解特性研究

香蕉茎杆是一种低成本产量高的生物质废弃物,其热解产物具有高值化利用的潜力。利用热重分析仪和傅里叶红外光谱仪,并结合多升温速率法和分峰拟合法研究了香蕉茎杆的热解过程。通过失重曲线发现,热解的主要温度范围为160~370℃。高温逸出气的红外光谱图表明,当温度到达约310℃时,逸出气体种类最丰富,浓度最高。多升温速率法计算得出香蕉茎杆的热解活化能为169~321 kJ/mol。分峰拟合法计算得出半纤维素分解、纤维素分解、木质素分解和残余物深度炭化的拟合峰活化能约为174 kJ/mol、176 kJ/mol、280 kJ/mol和365 kJ/mol。

MXene基材料在光催化领域中的应用研究

二维过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物(MXene)具有高电子传导率、可调的带隙结构、较大的比表面积,被广泛用于光催化领域。本文综述了MXene基光催化复合材料在能源与环境方面的研究进展,着重介绍了MXene基复合材料在光催化产氢、还原CO_(2)、降解污染物这3个方面新的合成策略、形态、结构和机理。并阐述了MXene基复合材料的合成策略、组分、形态、结构与其光催化性能之间的构效关系。最后,对提升该类复合材料在光催化领域中的应用需要进一步开展的研究提出了思考并进行了展望。

柴油车用NH_(3)-SCR铜基分子筛催化剂孤立态Cu^(2+)研究进展

NH_(3)选择催化还原技术(NH_(3)-SCR)作为一种高效去除NO_(x)的手段,已广泛地应用到柴油车尾气脱硝过程当中。车用NH_(3)-SCR技术常采用铜基分子筛作为催化剂,尾气中的氮氧化物可在催化剂的作用下,与NH_(3)反应转化为N_(2);但在实际应用过程中,N_(2)O的生成、催化剂的水热老化与尾气中的SO_(2)会影响铜基分子筛催化剂的脱硝性能。因此,本文以Cu-SSZ-13分子筛催化剂中孤立态Cu^(2+)的研究进展为基础,总结了Cu-SSZ-13中两种孤立态Cu^(2+)对NH_(3)-SCR反应与N_(2)O生成的影响;综述了两种孤立态Cu^(2+)对水热老化与SO_(2)响应的差异;归纳了诱导Cu-2Z生成的手段。同时,本文以Cu-LTA分子筛催化剂的研究现状为例,简要回顾了Cu-LTA中孤立态Cu^(2+)的研究进展,对Cu-LTA的研究趋势与应用前景作出了展望。本文可为其他类型的铜基分子筛催化剂在柴油车尾气脱硝领域的研究提供思路,即明确分子筛中两种孤立态Cu^(2+)相关性质,通过调控孤立态Cu^(2+)对催化剂进行合理设计,在保持高催化活性的同时,进一步提升催化剂的水热稳定性与SO_(2)抗性。

Fe改性Mn/CeO_(2)催化剂低温下同时脱硝与脱甲苯实验研究

本研究采用浸渍法制备了Fe改性的Mn/CeO_(2)催化剂,并测试了催化剂在低温条件下同时脱硝与脱甲苯的性能。结果表明,Fe_(5)Mn/CeO_(2)催化剂表现出最佳的催化性能,甲苯的转化效率在175℃达到90%,NO转化率在95–300℃达到90%。通过BET、SEM、XRD、XPS、H_(2)-TPR、NH_(3)-TPD和O_(2)-TPD等表征手段对催化剂的理化性质进行分析。XPS结果表明,Fe_(5)Mn/CeO_(2)催化剂中Ce^(3+)和Mn^(4+)的含量增加,促进氧空位和不饱和化学键的形成,提供了更多的活性位点,从而有利于在低温下高效脱除NO和甲苯。H_(2)-TPR、NH_(3)-TPD和O_(2)-TPD表征表明,与其他催化剂相比,Fe_(5)Mn/CeO_(2)催化剂具有优异的氧化还原能力、更强的酸性和更好的氧迁移能力。此外,本研究还探究了Fe_(5)Mn/CeO_(2)催化剂上选择性催化还原(NH_(3)-SCR)反应与甲苯催化氧化反应之间的影响。其中,NH_(3)优先吸附活性位点而抑制了甲苯吸附,而NO_(2)的生成促进了甲苯催化氧化反应;甲苯对NH_(3)-SCR反应的抑制作用随着温度的升高而减弱,在100℃时,甲苯对NH_(3)-SCR反应的抑制作用消失。超过225℃后,甲苯作为还原剂与NO发生反应且促进了NO_(2)的生成,从而对NH_(3)-SCR反应有促进作用。

铝酸钙水泥作为耐火浇注料结合剂的研究进展

耐火浇注料具有无需成型、容易施工、易于修补等优点,在高温工业领域得到广泛使用。铝酸钙水泥(calcium aluminate cement,CAC)因具有快速硬化、早期强度高、优异的抗侵蚀性能和抗磨损性能等优点,被广泛应用于浇注料中。对铝酸钙水泥的水化机理进行着重分析,对比分析多种结合剂的优缺点。从养护温度、微粉和外加剂3个方面分析铝酸钙水泥水化反应的影响因素。养护温度越高,CAC的水化程度增加,水化产物的分布越均匀。微粉和外加剂的添加可以提高水化速率并降低孔隙率。同时介绍铝酸钙水泥结合浇注料的改性方法,分析碳物质、分散剂对其施工性能和力学性能的积极作用。最后基于铝酸钙水泥结合浇注料的改性以及所面临的问题做出展望,指出探索合适的分散剂、碳物质、外加剂来提高铝酸钙水泥的水化速率、增强其结合浇注料的机械性能是今后研究的重点。

锰-巯基化二氧化钛吸附剂对烟气中单质汞的去除研究

为改善燃煤电厂排放的单质汞(Hg^(0))引起的环境污染,采用水热法制备了二氧化钛载体,并利用锰氧化物和巯基对二氧化钛进行改性,研究了低温下(≤200℃)对烟气中单质汞的脱除性能。FT-IR、XRD以及SEM表征结果表明,3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)和锰基氧化物成功掺杂到二氧化钛载体上并分布均匀。Hg-TPD分析结果表明,反应后的汞主要以HgS和HgO形式存在。研究结果表明,当3-巯基丙基三甲氧基硅烷与钛的摩尔比为1∶40、硝酸锰与总物质的质量比为1∶100时,锰-巯基化二氧化钛吸附剂脱除单质汞的效率达到最大,为90.2%。

40 MW链条炉SNCR-SCR脱硝技术中还原剂均布性优化研究

为优化SNCR-SCR(Selective Non-Catalytic Reduction-Selective Catalytic Reduction,SNCR-SCR)联合脱硝过程中还原剂的分布并满足工业锅炉日趋严格的NOx排放要求,本研究基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD),对一台40 MW链条炉中的SNCR-SCR联合脱硝过程进行模拟。结果显示:SNCR脱硝系统喷枪高度设置在计算域上锅炉1.2 m处,侧墙设置4支喷枪时,炉内还原剂分布较均匀;SNCR-SCR联合脱硝系统位于炉顶处竖直安装2支补氨喷枪,喷枪间距为0.81 m时补充还原剂与烟气混合程度较好;在补氨喷枪氨氮摩尔比(NSR)小于1.0时增大氨氮比可大幅提高SNCR-SCR脱硝效率,脱硝效率可达83.33%,氨逃逸为3.1 mg/m3;增大氨氮比(>1.0)对提高脱硝效率作用不大,相反会大幅增大氨逃逸。

纳米负载型V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂碱中毒及再生研究

实验制备了陶瓷颗粒为骨架的纳米级V2O5-WO3/TiO2(C)催化剂。采用浸渍法模拟碱金属中毒,研究了中毒及再生对催化剂脱硝活性的影响,运用XRD、FT-IR、H2-TPR、XPS技术表征分析了碱金属对催化剂的失活作用。实验表明,碱金属能使催化剂活性降低,钾的毒性大于钠。FT-IR结果显示,催化剂以Lewis酸作为活性酸位。H2-TPR、XPS结果表明,钾的加入降低了催化剂的氧化能力,主要影响了催化剂表面的吸附氧。采用单纯的水洗方法并不能提高催化剂活性,而酸洗再生后催化剂在较高反应温度下活性得到较好的恢复。

选择性催化还原脱氮催化剂的再生及其应用评述

介绍了选择性催化还原(SCR)原理,分析了SCR反应过程中催化剂钝化4种主要原因,总结了目前国内外常用的几种催化剂的失活再生技术,如水洗再生、热再生、热还原再生、酸液处理再生、SO2酸化热再生,同时对酸液处理再生技术进行实验评价。评述了催化剂再生方法的实际应用。

CeO_2/ACF的低温SCR烟气脱硝性能研究

The selective catalytic reduction(SCR) of NOx using MnOx and CeO2 supported on viscose-based active carbon fibers(ACF) at 120 ℃～270 ℃ relatively lower than the temperature when using V2O5/TiO2-anatase catalyst was studied.As a result,CeO2/ACF shows a better catalysis than MNOx/ACF,which is not affected by the reaction temperature. NO conversion of 85% is reached with the 10%-CeO2/ACF catalyst at the whole temperature window.Furthermore,a series of MnOx-CeO2/ACF composite catalysts were studied.The results show that the loading method of catalyst affects its activity.

铈改性钛基层柱粘土负载锰催化剂上低温NH_3选择性催化还原NO(英文)

采用离子交换法制备了钛基层柱粘土(TiO2-PILC),并应用浸渍法将Mn负载于其上制得不同Mn含量的xMn/TiO2-PILCs催化剂,考察了催化剂低温NH3选择性催化还原NO(NH3-SCR)活性,研究了添加Ce对8%Mn/TiO2-PILC催化剂活性及其抗水蒸气抗SO2特性的影响.结果发现,TiO2-PILC负载的锰基催化剂具有良好的抗水蒸气性能,但在水蒸气和SO2共存时失活严重.Ce的添加对催化剂活性以及抗SO2能力均有所提高,其中8%Mn-2%Ce/TiO2-PILC在200oC时NO去除率达到95%,同时SO2失活速率明显比其他催化剂低.采用N2吸附-脱附、X射线衍射、NH3程序升温脱附、H2程序升温还原和X射线光电子能谱等技术对催化剂结构和性质进行了表征.结果表明,所制备催化剂具有丰富的中孔结构和较大的比表面积;Ce的添加使Mn在催化剂表面分散性更好,提高了催化剂表面酸性和催化剂氧化还原性能,从而使其活性和抗硫性能增加.